煤矿综合自动化与信息化讲稿

煤矿综合自动化与信息化中国矿业大学

煤矿综合自动化、信息化现状概述煤矿综合自动化建设模式与相关技术基于防爆工业以太环网的煤矿综合自动化及信息化龙口矿业集团综合信息化建设示范工程2023年2月6日http://目录（一）煤矿综合自动化、信息化现状概述2023年2月6日http://煤矿自动化与信息化发展现状（1）

80年代：安全监测系统，如KJ2、KJ4系统。采用技术：单片机（主站呼叫分站）

90年代：自动化技术应用于煤矿安全生产各个领域，如皮带、水泵、变电所、选煤厂等。采用技术：①单片机②PLC③集中控制

④DCS（分散控制）

⑤FCS（现场总线控制）2023年2月6日http://21世纪初（2002年）：以神东公司大柳塔为代表的矿井综合自动化装备。采用技术：网络化的现场工业总线

2004年以来：以龙口矿业集团公司北皂矿为代表的基于防爆工业以太网的煤矿综合自动化与信息化系统。采用技术：工业以太网+现场总线煤矿自动化与信息化发展现状（2）（二）煤矿综合自动化建设模式与相关技术2023年2月6日http://缺乏统一的通信及信息交换标准

国内的安全生产监测监控系统多为封闭系统，系统中使用的通信协议和信息交换标准都是由厂商自己制定的，严格保密，互不兼容，与其它系统联网很困难，难以做到数据共享。网络结构和通信模式多样，极不规范。每种系统都需要建立自己的通信网络，造成重复投资，通信资源利用低下。网络数据传输交换速度慢

一般监测系统网络传输速率都在4800bps以下，现场总线的传输速率都在12Mbps以下，不仅不能用于传输多路信息，甚至原有系统的扩容也很难实现。目前部分监测、控制单机系统存在的缺陷2023年2月6日http://信息化：自动化基础上的信息化统一的信息传输平台统一的软件集成平台统一的技术管理平台自动化：网络环境下的自动化煤矿自动化与信息化发展目标煤矿自动化与信息化建设目标体系煤矿自动化与信息化皮带自动化生产过程自动化轨道自动化供电自动化采煤自动化排水自动化通风自动化提升自动化选煤自动化安全监控数字化企业管理信息化信息管理集约化预测综合化数据实时化预警智能化办公无纸化系统有机化商务电子化网络一体化手段现代化业务集中化网络支撑平台2023年2月6日http://统一的信息传输平台1、工业以太网技术指标：①百/千兆带宽，以太网光、电口，RS485等串行接口综合接入，电气输入输出口均为本安；②环形冗余；③防爆型式为隔爆兼本安、本质安全型；④节点间数据直接交换；具备QoS(QualityofService)等网络管理功能应用单位：龙口、开滦、淮南、兖矿、宁煤、潞安等矿区使用煤炭生产技术及装备政策导向目录（国家鼓励类）2、GEPON网络：技术指标：①千兆无源光网络，时分制透明传输；②环形或双网冗余；③防爆型式为本质安全型；④节点间数据直接交换；具备QoS(QualityofService)等网络管理功能应用单位：平顶山、淮北矿区使用3、MSTP网络：技术指标：①百/千兆带宽，时分制透明传输，带宽利用率高；②环形冗余；③防爆型式为本质安全型；④节点间数据直接交换；具备QoS(QualityofService)等网络管理功能应用单位：淮北、淄博、晋城等矿井使用信息传输平台比较：工业以太网为现阶段信息传输网络主流产品，用量最大。兼容性好，支持几乎所有流行的网络协议。通过各种工业级验证，可靠性好，广泛应用于网络控制领域。能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络。技术已经非常成熟，支持以太网的软硬件受到厂商的高度重视和广泛支持，有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择，如西门子、Rockwell等与GEPON网络和MSTP网络相比较，工业以太网具有以下特点：统一的软件集成平台要实现真正意义上的矿井信息化、管控一体化，需要组态软件保证可靠的数据采集和实时的发送控制命令。常用的组态软件有：西门子公司：WinCC6.0，系统在集成西门子产品时具有优势，兼容性较差；Wonderware公司：FactorySuiteA2，系统采用面向对像编程技术，功能强大，造价昂贵；美国通用电气（GE）：IFix4.0，强大的过程数据库保证系统数据采集实时性，造价适中，iFix是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过300，000套以上的软件在全球运行。统一的软件集成平台指标

信息的综合功能

WEB浏览功能数据系统分级管理实时报警故障记录完整的事件记录故障报警分析统计综合查询全矿井自动化系统总图煤流监测历史曲线应用单位：淮南、兖矿、龙口等矿区使用统一的技术管理平台信息化体系主要由生产过程自动化、安全监控数字化、企业管理信息化、信息管理集约化组成。保证信息装备的安全运行是信息管理机构、维护单位和信息工作人员的首要任务。信息管理维护的主要任务是：在建成国内一流信息化矿井的基础上，进一步巩固信息化建设成果，全力推进应用工作，将信息化转化为生产力，完成信息装备应用目标。信息装备具有全程全网、联合作业、信息容量大、技术业务范围广等特点，各单位之间必须分工明确、密切配合、服从领导、听从指挥，努力做好本单位信息装备的管理和维护工作，确保各信息系统畅通可靠。自动化与信息化是一项关联各专业的系统工程，涉及机构设置、生产流程、深层次管理等方方面面的问题，因此各单位要坚持一把手亲自抓的原则。管控一体化。以煤炭生产过程控制系统为基础，运用现代化企业生产管理模式建立覆盖企业生产管理与基础自动化的综合系统。（三）基于防爆工业以太环网的煤矿综合自动化及信息化

现场总线技术缺乏统一的通信及信息交换标准标准太多，形同没有标准

网络数据传输交换速度慢实时性、可靠性工业以太网技术

应用广泛

成本低廉

通信速率高

软硬件资源丰富

可持续发展潜力大

易于与Internet连接，便于信息化建设

网络选型百兆网络(100Mbps)千兆网络(1000Mbps)技术方面优点技术上比较成熟，已经有具体应用，实现简单，性能较为可靠。技术先进，有足够带宽，可以实现井下三网合一，便于井下包括图像在内各类信息的网上查询和点播。缺点不能提供足够带宽同时传输图像和话音信号，只能作为控制网络的综合传输平台。控制领域的应用较少，另外，实现三网合一需要涉及多个先进技术，其技术在地面的实现目前只能做到同缆不同芯，系统复杂，可靠性相对较差。价格方面价格较低，性价比高，一个大型矿井的建设费用约为100万元左右。价格偏高，整个系统实现所需的费用相当于百兆网络的2.5倍左右，即250万元左右（图像接口）。100M/1000M工业以太网比较1000M工业以太网设备比较厂家产品参数型号技术参数接口类型电源及功耗网管功能传输距离自愈时间罗杰康RS900G两个千兆光口，8个10/100M电口24VDC，冗余输入，波动范围9V-36V基于WEB的网管，ROS网管，OPC90Km小于300ms安创N-TRON9000两个千兆光口，8个10/100M电口，可添加到24个百兆端口24VDC，冗余输入，波动范围19V-36V基于WEB的网管，OPC40Km小于300ms东土电信KIEN3000-GI两个千兆光口，8个10/100M电口，可添加到24个百兆端口24VDC，冗余输入，可容忍波动范围15％基于WEB的网管，集成网管40Km小于300ms西门子SCALANCEX-400两个千兆光口，12个10/100M电口，可添加到20个百兆电口和4个千兆光口24VDC，冗余输入，波动范围18V-32VSNMP和基于WEB的网管40Km小于300ms摩莎EDS-726两个千兆光口，8个10/100M电口，可添加到24个百兆端口24VDC，冗余输入，波动范围12V-45VSNMP和基于WEB的网管40Km小于300ms赫斯曼MICERS两个千兆光口，8个10/100M电口，可添加百兆和千兆模块24VDC，冗余输入，波动范围18V-32VSNMP和基于WEB的网管，OPC50Km小于300ms系统结构图自动化与信息化集成内容1、安全、生产自动化实时信息集成2、办公应用系统集成

矿井工业现场的图形图像、历史曲线、报警信息；显示工艺流程模拟图；显示相应设备开停状态、模拟动画；显示相应模拟量数值等。包括：安全监测系统集成，束管监测系统集成，主副井提升系统集成，核子秤信息集成，灰分仪信息集成，皮带秤信息集成，输变电信息集成，工业电视系统集成等。

提供一个统一的、集成的应用系统平台，建立以数据中心为基础的企业统一数据仓库。用户可以使用网络服务和平台，在任何时间、任何地点访问企业的统一平台，完成所有的办公任务。包括：内部市场核算，煤矿地销，地测信息，工资管理，财务信息等。2023年2月6日http://Email:B3891812@（四）龙口矿业集团综合信息化建设示范工程http://以信息化带动煤炭工业化，走新型工业化道路，建设新型现代化矿井，是二十一世纪煤炭企业提高矿井安全程度、实现高产高效、增强核心竞争力的必然途径，是煤炭科技发展的方向。2003年9月，龙矿集团以“创建国内一流信息化矿井”为总目标，步入了信息化建设的轨道。http://http://http://一、生产过程自动化

采用自动化技术改造生产过程，是传统产业发展的必然趋势。龙矿集团围绕煤炭生产，先后建设了14个系统，形成了矿井综合自动化平台，实现了采煤自动化、皮带自动化、轨道自动化、供电自动化、排水自动化、通风自动化、提升自动化、选煤自动化。依靠自动化技术，真正实现了井下及地面现场的无人值守，各矿精减400多人，生产效率大幅度提高，煤矿生产能力提高10%以上，安全程度跃上了一个新的台阶。

http://（一）海域采煤面综合自动化系统

龙矿海下采煤在中国采煤史上首开先河，我们着眼于世界煤炭工业发展方向，着眼于采煤技术领先，在海域第二个工作面装备了综合自动化采煤系统，全面实现了采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、泵站、顺槽皮带的集中联锁控制，与井下工业以太网联接实现了在地面集控中心、调度室对采煤机位置及支架压力等上百个参数的远程实时监视，同时实现了调度电话与工作面电话的联网通话。该系统的采用，将对中国海下采煤产生积极的影响。

http://海域采煤工作面自动化系统http://（二）矿井皮带自动化系统各矿皮带自动化系统在每条皮带设置门类齐全的保护装置、起停信号预报、工业电视摄像头、移动通信装置，控制信号、保护信号、开停信号均由设在皮带机头的PLC装置进行集成后，接入井下工业以太网平台传至地面集控中心，在地面集控中心，工作人员通过观看现场的工业电视图像，通过与巡检工移动电话联系，可靠地实现了对井下近20条主运输皮带的开停控制，实现了井下现场无人值守，撤消了皮带工区，井下上百人开停皮带的工作场景成为历史，取而代之的是地面集控中心两位年轻的大学生。

http://皮带集控操作场面http://http://（三）矿井电机车运输自动化系统矿井电机车运输自动化系统是国内第一个基于工业以太网的信集闭系统，在地面集控中心实现了对井下轨道运输的调度、信号的闭锁、道岔的自动控制及运输状况的在线监测，地面操作员直接与司机对话联系，撤消了井下调度室，矿井运输管理跃上了一个新的水平。http://轨道运输监控操作场面http://http://（四）供电、排水、通风、提升、选煤自动化系统根据同样原理，供电自动化系统实现了对井下变电所的地面停送电控制；排水自动化系统实现了对井下的自动排水；通风自动化系统实现了对矿井通风机的远程开停控制；提升自动化系统实现了煤炭装卸载及绞车运行的全自动化；选煤厂自动化系统实现了对整个地面生产系统上百台设备的集中控制。

http://http://http://http://http://二、安全监控数字化

采用信息技术增强灾害预防能力是安全管理的发展方向。龙矿集团非常重视煤矿监测监控工作，先后在三矿建立了以KJ95系统为代表的20个数字化监测监控系统，形成了对环境、人员、设备全方位的动态监控体系，实现了预测综合化、数据实时化、预警智能化。

http://（一）技术先进的海域水情监测系统

基于海水馈入理论的海域水情监测系统，通过在顶板各含水层中安设监测装置，接入矿井KJ95监测监控系统并集成，在地面调度室实现了对水温、水压、水量的动态监测和水化学特征的跟踪检验，实现了对海水馈入超前预知预报，为我国提供了一项崭新的顶板水防治技术，达到了世界先进水平。http://http://（二）国内领先的井下人员定位系统井下人员定位系统将全矿井下划分成三十多个区域，在每个区域设置接收器，当下井人员通过该区域时，系统即可接收到安装在矿灯内的发射器的信号，实现对下井人员的实时跟踪，当有人接近禁入区时自动发出声光报警，同时，在地面可通过网络对井下人员进行准确统计和分布查询，各矿已依据该系统实现了对下井人员的考核，有效促进了煤矿安全管理，其技术及应用处于国内领先水平。

http://http://（三）门类齐全的监测监控系统

龙矿集团监测监控联网系统、三矿安全生产监测监控系统、束管监测系统、瓦检员巡检系统、顶板压力监测系统、工业电视系统，各负其责，互联共享，实现对井下瓦斯、一氧化碳、支架压力、风速、温度、风门等上千个现场参数的实时监测及瓦斯超限断电，实现了井上下200多个地点可视化监视、异常情况自动报警、手机短信报警，实现了集团公司、专业化公司、各矿管理层的信息共享，为矿井各类灾害的防治奠定了坚实的基础。

http://http://http://http://现代化的束管监测设备http://瓦检员巡检管理系统http://顶板压力监测系统图127VAC压力分机本安电源通讯分站电话线井上部分井下部分防护电缆http://工业电视监测系统http://三、企业管理信息化

信息技术与企业各类管理业务的融合，是信息化的主要目标，是现代企业必然的发展方向。通过开发应用7个大的信息系统，实现了办公无纸化、系统有机化、商务电子化。信息与管理的有机结合，带来了管理机构和管理流程的进一步优化，公司生产专业原来的4个处室60多人的管理工作，现在只由10人组成的生产部即可完成。

http://（一）办公实现了真正的无纸化

办公自动化系统与内部信息港紧密配合，实现了真正意义的网上办公，目前，公司文件、请示审批、报表资料等全部在其中无纸化流转，从公司到各矿的通知公告、会议纪要、工作交流等各类信息全部在网上发布，工作效率极大提高，应用程度居行业领先水平。

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